Sensor Ultrasonik Untuk Mengukur Kedalaman Air Laut

 Ide ini saya dapat dari Figure 23.1t pada Chapter 23

1.Tujuan.

    1. Mampu memahami sensor ultrasonik dan mengaplikasikannya
    2. Mampu menggunakan proteus dan mengaplikasikannya.
    3. Mampu memahami rangkaian sensor ultrasonik.

2.Dasar Teori.

     Gelombang ultrasonic adalah gelombang mekanik yang memiliki ciri-ciri longitudinal dan biasanya memiliki frekuensi di atas 20 Khz. Gelombang Utrasonic dapat merambat melalui zat padat, cair maupun gas. Gelombang Ultrasonic adalah gelombang rambatan energi dan momentum mekanik sehingga merambat melalui ketiga elemen tersebut sebagai interaksi dengan molekul dan sifat enersia medium yang dilaluinya.

Ada beberapa penjelasan mengenai gelombang ultrasonic. Sifat dari gelombang ultrasonik yang melalui medium menyebabkan getaran partikel dengan medium amplitudo sama dengan arah rambat longitudinal sehingga menghasilkan partikel medium yang membentuk suatu rapatan atau biasa disebut Strain dan tegangan yang biasa disebut Strees. Proses lanjut yang menyebabkan terjadinya rapatan dan regangan di dalam medium disebabkan oleh getaran partikel secara periodik selama gelombang ultrasonic lainya. Gelombang ultrasonic merambat melalui udara dengan kecepatan 344 meter per detik, mengenai obyek dan memantul kembali ke sensor ultrasonik.

Seperti yang telah umum diketahui, gelombang ultrasonik hanya bisa didengar oleh makhluk tertentu seperti kelelawar dan ikan paus. Kelelawar menggunakan gelombang ultrasonic untuk berburu di malam hari sementara paus menggunakanya untuk berenang di kedalaman laut yang gelap.

Perhitungan:

s = v.t/2

Keterangan:

s =jarak dalam satuan (m)

v =kecepatan suara (344 m/s)

t  =waktu tempuh (s)

Ketika gelombang ultrasonik menumbuk suatu penghalang maka sebagian gelombang tersebut akan dipantulkan sebagian diserap dan sebagian yang lain akan diteruskan.

Gelombang yang diserap akan dihitung oleh komparator dan diteruskan menjadi bilangan biner.

Rangkaian IC NE555: 

Karakteristik HC-SR04 :

a.Tegangan sumber operasi tunggal 5.0 V

b.Konsumsi arus 15 mA

c.Frekuensi operasi 40 KHz

d.Minimum pendeteksi jarak 0.02 m (2 cm)

e.Maksimum pendeteksian jarak 4 m

f.Sudut pantul gelombang pengukuran 15 derajat

g.Minimum waktu penyulutan 10 mikrodetik dengan pulsa berlevel TTL

h.Pulsa deteksi berlevel TTL dengan durasi yang bersesuaian dengan jarak deteksi

i.Dimensi 45 x 20 x 15 mm

Fungsi Pin-pin HC-SR04 :

a.VCC = 5V Power Supply. Pin sumber tegangan positif sensor.

b.Trig = Trigger/Penyulut. Pin ini yang digunakan untuk membangkitkan sinyal ultrasonik.

c.Echo = Receive/Indikator. Pin ini yang digunakan untuk mendeteksi sinyal pantulan ultrasonik.

d.GND = Ground/0V Power Supply. Pin sumber tegangan negatif sensor.

 

Grafik Respon Waktu Sensor Ultrasonik:

Pada grafik diatas terlihat bahwa hasil pengukuran sensor ultrasonik ini tidak linier. Hasil pengukuran ini tidak linier ini disebabkan karena sensor ini sangat peka terhadap perubahan sudut pantulan. Sedikit saja posisi sudut sensor dengan halangan didepannya bergeser, maka tegangan output akan berkurang

3.Komponen.
    a. IC Timer NE555

    b. Kapasitor

  c. Resistor

 

   d. Sensor Ultrasonik HC-SR04

4.Rangkaian dan Prinsip Kerja.[kembali]

    Sensor Ultrasonik  menerima gelombang dari IC NE555. Pada NE555, NE555 mendapatkan tegangan melalui VCC sebesar 5 Volt (pada pin kaki 8). Kapasitor terhubung dengan Control Voltage (5) yang berguna untuk menyeimbangkan tegangan referensi pada kaki negatif komparator. Trigger (2) dan Threshold (6) berguna untuk mengatur agar tidak terjadinya logika LOW Karena apabila terjadi logika low maka flip flop akan tereset. Flip flop (4) berfungsi untuk menyimpan data sementara pada IC dan akan akan aktif jika diberi arus serta menghasilkan gelombang Sensor Ultrasonik menerima tegangan dari VCC sebesar 5 Volt.  Gelombang tadi yang dihubungkan dengan trigger. Kemudian pulsa tersebut diubah oleh pizeoelektrik dari pulsa menjadi gelombang bunyi dengan dengan frekuensi sebesar 40 kHz yang kemudian dipancarkan melalui pemancar ultrasonik yang disebut transmiter tranducer. Setelah gelombang menyentuh permukaan benda maka gelombang tersebut dipantulkan kembali ke Sensor Ultrasonik melalui penerima gelombang bunyi yang disebut Receiver Tranduser. Dan setelah itu gelombang dialirkan ke pin Echo dalam bentuk tegangan kemudian dialirkan ke relay. Kemudian relay akan memindahkan switch dan membuat Lampu menyala pada rangkaian tersebut.

5.Video.

6.Link Download.
    file html- Di sini  
    Library Sensor Ultrasonik - Di sini  
    Datasheet  HCSR04 - Di sini
    Rangkaian- Di sini  
    Video - Di sini